精準整合居家學習資源，開展開放科學實踐活動

李先全　陳超

摘? ?要：實現(xiàn)“停課不停學”，居家學習是疫情時期的最佳選擇。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，學校開設選擇性、個性化的線上課程，教師整合家校教學資源開展開放的科學探究活動，成為線上教學聚焦的熱點。在“浮與沉”的教學中，布置居家制作“浮沉子”模型并后期制作成微視頻，以比賽的形式參與分享和交流，大力提升學生物理學科核心素養(yǎng)。文章用任務驅動學習，開展居家學習模型制作比賽，激發(fā)學生居家學習的興趣，拉近了物理與生活的距離，符合“突出學生主體地位”和“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。

關鍵詞：居家學習;精準整合;科學實踐活動;浮沉子

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）8-0016-3

1? ? 問題提出

突如其來的新冠疫情， “互聯(lián)網(wǎng)+教育”成為居家模式下呈現(xiàn)出的一種新的學習樣態(tài)。學校開設助力發(fā)展學生核心素養(yǎng)的在線課程，教師如何有效開展線上教學，如何在線上教學模式下科學開發(fā)居家學習的學習資源，助力學生居家學習并發(fā)展自主學習能力，確保居家學習的最佳效果。這是一個在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下教學的新挑戰(zhàn)，給各位老師線上教學提出了新的要求。物理學科作為實驗教學為主的學科，在居家背景下，基于發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)，將家校課程資源有效開發(fā)和有機融合是所有物理教師神圣的教學使命。

2? ? 教學設計

2.1? ? 確定目標

在疫情時期居家學習期間，基于“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，經(jīng)過備課組的集體研討，確定在對“物體的浮與沉”線上教學后，開展項目式科學實踐活動，學生利用家里的物品制作經(jīng)典的“浮沉子”模型。

2.2? ? 明確要求

學生在完成制作“浮沉子”模型中，要明確這次開放科學實踐活動的要求：科學性、趣味性、藝術性相結合。學生在動手制作模型前，要查詢“浮沉子”的相關信息，并對信息作出評估，歸納、總結查詢到的“浮沉子”模型的優(yōu)點與不足并作出評價，并進行小組討論，確定方案。學生最終要上交“三件套”：制作模型、剪輯視頻、實驗報告。

2.3? ? 小組合作

學生自愿組建制作小組，組長由民主競選產(chǎn)生，負責組織活動方案的制訂和組織討論。在優(yōu)化模型的制作過程中，各小組紛紛提出關鍵問題來驅動項目開展。比如，“浮沉子”的材料密度比水大還是比水小？“浮沉子”里面的水的體積多少為宜？怎樣制作“浮沉子”更有美感？整個“浮沉子”的浮沉場景如何設計？怎樣寫實驗報告？后期微視頻怎樣制作有新意？有的小組提出，每個組員都按照討論的方案來制作，但是要控制不同的變量或者聚焦不同的主題，通過對比研究找到最佳方案，等等。

2.4? ? 家長賦能

由于是居家學習，老師鼓勵家長也參與到活動中，家長的任務有三個：第一是傾聽，聽聽孩子給家長講“浮沉子”的原理;第二是記錄，拍照或用視頻記錄孩子制作的過程，便于學生后期剪輯模型的微視頻;第三是安全，負責提醒學生安全制作。

3? ? 學生作品

3.1? ? 多種模型

學生作品全部來自居家物品，主要呈現(xiàn)以下幾種“浮沉子”模型（圖1）。

模型一：選用一端開口的容器，倒立放置。如圖1（1）倒立的玻璃小瓶，圖1（2）倒立的玻璃試管。

模型二：自制一端開口的容器，倒立放置。如圖1（3）吸管一段封口、另一端附著別針，圖1（4）筆套+橡皮泥。

模型三：自制兩端開口的容器，將吸管對折，開口朝下放置。如圖1（5）對折的吸管+橡皮擦。

模型四：已封閉一定體積氣體的塑性物品。如圖1（6）塑料包裝的牛奶糖+回形針。

這些模型的可以歸納為兩大類，一類是開口“浮沉子”[圖1（1）到圖1（5）]，其原理是模型的體積（含進入模型的水和密閉的氣體）不變，通過改變自身重力實現(xiàn)浮沉;另一類是閉口“浮沉子”[（圖1（6）]，其原理是模型重力不變，通過改變自身體積來實現(xiàn)浮沉。當“浮沉子”的浮力小于重力，“浮沉子”下沉;當“浮沉子”的浮力等于重力，“浮沉子”漂浮或懸浮;當“浮沉子”的浮力大于重力，“浮沉子”上浮。

3.2? ? 實驗報告

學生要學會將制作過程整理成實驗報告，包括活動目的、器材準備、制作過程、存在問題及解決辦法、實驗收獲與反思等。比如，王同學將制作過程歸納為五步：第一步，容器裝水，向礦泉水瓶裝水（注意：不要裝得太滿，讓瓶內留少量空氣）。第二步，調整自重，玻璃小瓶裝大約多一半的水（注意：不要裝得太滿，否則玻璃小瓶將直接沉底;不要裝水太少，否則將要費很大的力才能使玻璃小瓶下沉）。第三步，封閉空氣，將開口的玻璃小瓶瓶口朝下放入礦泉水瓶中，在玻璃小瓶里封閉一定體積的空氣，使玻璃小瓶漂浮在水面上。第四步，封閉容器，擰緊容器瓶蓋，形成封閉系統(tǒng)，便于改變內部壓強。第五步，形變容器，擠壓和松開容器，當用力擠壓礦泉水瓶側壁，玻璃小瓶下沉，當松手時玻璃小瓶上浮。如果控制好擠壓礦泉水瓶的力的大小，玻璃小瓶還可以懸浮在水中。

在存在問題及解決辦法的欄目中，王同學這樣描述：無法確定玻璃小瓶所裝水的多少，解決辦法是多次實驗;無法控制好擠壓礦泉水瓶的力的大小，使玻璃小瓶懸浮在水中，解決策略是多次實驗并請家長合作輔助實驗操作。

3.3? ? 制作感悟

學生從不同維度總結自己在制作過程中的點點滴滴，歸納起來聚焦在物理學科核心素養(yǎng)的四個方面。

第一，規(guī)范了物理觀念。

劉同學：將“浮沉子”的原理與老師課上所講的內容聯(lián)系起來，知道了就連潛水艇這么“高大上”的存在居然也是和小小的“浮沉子”一樣，是通過改變自身所受重力的大小來實現(xiàn)上浮與下沉。真是物理來源于生活，生活中又處處有物理啊。

第二，提升了物理思維。

朱同學這樣說：順著思維慣性，許多人都認為雙手擠壓礦泉水瓶，里面的小瓶子會向上浮，但實際情況卻大相徑庭。通過制作過程，我學會了定性和定量地分析問題、科學推理，在反復實驗中尋找規(guī)律、得出結論，并把學到的浮力知識用到實際問題中去。

第三，參與了科學探究。

學生：制作“浮沉子”不僅是一個“好玩”的玩具，還包含著很多的物理知識和現(xiàn)實指導意義。從小的方面說，有助于我們中學生更加深刻地領會浮力問題以及浮力與重力的變化問題。另外，還可以了解密閉環(huán)境下氣體的壓強與體積的關系問題。從大的方面講，有利于我們理解潛艇的工作原理，通過排水與裝水來改變重力，達到上浮與下潛的目的，也可以通過調節(jié)體積大小，以改變浮力大小。

第四，體驗了科學態(tài)度與責任。

高同學這樣總結：我的實驗是從0開始，經(jīng)歷了31次的失敗才成功的?？偨Y自己的失敗經(jīng)歷，原因在于對自己的判斷太有信心了。

劉同學這樣感悟：讓我鞏固了有關物體在液體中上浮與下沉的知識，還感受到了“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”帶來的喜悅與成就感，更親身體驗了物理實驗的有趣和魅力。

秦同學這樣感悟制作過程：“浮沉子”原名“笛卡兒潛水器”，最早是由法國科學家笛卡兒在十七世紀為了示范浮力定律而發(fā)明的。

朱同學這樣感悟：我了解到“浮沉子”是法國科學家笛卡兒發(fā)明的，這讓我深切感受到了科學的魅力，仿佛穿越千年站在巨人肩膀上探索科學。通過這次實驗，我也明白了人生的哲理。

高同學這樣總結：這次的實驗讓我收獲頗多，不僅僅是了解到它的真正原理，學到了物理知識，更多的是教會了我遇到困難不放棄的態(tài)度，以及要做好每一次實驗的決心和毅力。生活中處處充滿物理知識，愿我們都能擁有一雙發(fā)現(xiàn)物理的眼睛和一顆熱愛物理的心靈。

4? ? 活動意義

第一，豐富課程內容，驅動項目學習。此次項目式科學實踐活動，豐富了學校課程資源。

第二，激發(fā)學習興趣，助力自主成長。教師通過創(chuàng)設學生積極參與、樂于探究、善于實驗、勤于思考的學習情境，培養(yǎng)和發(fā)展學生的自主學習能力。學生居家線上學習時間較長，容易產(chǎn)生學習倦怠，通過開展科學實踐活動，特別是學校將獲獎學生的紙質獎狀快遞到學生家中，將獲獎作品在學校公眾號及官網(wǎng)中展示，還有媒體對獲獎學生進行采訪，大大激發(fā)了學生學習物理的興趣，讓學生感受科學的魅力，同時還能激發(fā)學生自主探究的興趣，助力學生自主成長。

第三， 整合家校資源，促進個性發(fā)展。物理學是以實驗為基礎的學科，學生利用生活中的器材，參與科學實踐活動，既有利于提升教學質量，同時也有利于將家庭、學校的資源共同賦能學生的個性化發(fā)展。

第四，培養(yǎng)科學思維，提升核心素養(yǎng)。學生參與科學制作，首先要有嚴密的思維過程，在小組合作中優(yōu)化方案，動手實驗，大力提升學生的核心素養(yǎng)。

第五，聚焦多元評價，創(chuàng)新實踐育人。教師在活動中關注學生的個體差異，幫助學生認識自我、建立自信，改進學習方式，提升核心素養(yǎng)。每個作品都是學生居家學習期間用心制作的，與每個家庭的可用物品有關，這樣的實踐活動一定能夠很好地落實實踐育人的課程目標。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

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[4]李先全.實驗驅動探究，分享回歸課標——初三復習課引入自制“浮沉子”演示實驗的教學反思[J].物理教學探討，2016，34（12）：15-17.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）